CN104016581B - 一种气相轴向沉积提升速度的控制装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气相轴向沉积提升速度的控制装置、系统及方法，通过第一伺服电机与第二伺服电机带动丝杆的转动，并通过丝杆螺母实现对引杆的上下移动，以便形成松散体。本方案通过第一伺服电机与第二伺服电机的高速运转，实现对丝杆的转动，进而实现对引杆的移动，两个伺服电机的转速与丝杆螺距之间存在一定的对应关系，通过对两个伺服电机转速的控制，可以实现对引杆提升速度的精确控制，从而避免了现有技术中通过控制沉积速度实现对引杆提升速度的控制，所带来的松散体形成不规范的问题。

Description

一种气相轴向沉积提升速度的控制装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及光纤预制棒制造领域，尤其涉及一种气相轴向沉积提升速度的控制装置、系统及方法。

背景技术

气相轴向沉积(Vapour Phase Axial Deposition Technique,VAD)是一种光纤预制棒的制造工艺。其制造工艺是在加热的条件下，使保存在一定温度下的原料气化，由载流气体装置将气化的原料送至喷灯，由喷灯喷出原料气体在火焰中发生水解反应，生成SiO₂和GeO₂微粒，这些微粒通过火焰送至初始种棒端面附近，最终沉积在初始种棒上。初始种棒由提升机构带动并旋转，同时与沉积速度相应的提升，形成松散体。

目前，通常使用的对初始种棒的提升是通过提升机构实现的，并且，是通过控制沉积速度，对初始种棒匀速提升的。

然而，沉积速度与多种条件有关，如：现场环境、温度等，因此，很难实现对沉积速度的精确控制。因而，对初始种棒的匀速提升就会造成松散体的形成不规范，从而不能满足生产的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种气相轴向沉积提升速度的控制装置、系统及方法，以解决现有技术中对初始种棒匀速提升造成松散体形成不规范，不能满足生产的需要的问题，其具体方案如下：

一种气相轴向沉积提升速度的控制装置，包括：

第一伺服电机，与所述第一伺服电机连接的丝杆，所述丝杆竖直设置，第二伺服电机，所述丝杆与第二伺服电机通过丝杆螺母连接，所述第一伺服电机带动丝杆转动，所述第二伺服电机带动丝杆螺母转动，所述丝杆螺母与引杆的顶端连接，所述引杆的底端用于形成松散体，所述引杆竖直设置，所述丝杆螺母带动引杆上下移动。

进一步的，还包括：与所述第一伺服电机相连的第一减速器，与所述第二伺服电机相连的第二减速器，

所述第一减速器用于降低第一伺服电机的转速，所述第二减速器用于降低第二伺服电机的转速。

进一步的，所述丝杆与丝杆螺母的转动方向相同。

一种气相轴向沉积提升速度的控制系统，应用上述气相轴向沉积提升速度的控制装置，包括：

处理器，与所述处理器分别相连的第一伺服电机、第二伺服电机，位置检测装置，

所述位置检测装置检测经过气相轴向沉积形成的松散体的位置，当所述松散体的最低点达到预定位置时，发出提升指令至所述处理器；

所述处理器接收所述提升指令，发出转速控制信息至所述第一伺服电机及第二伺服电机；

所述第一伺服电机及第二伺服电机接收所述处理器发送的转速控制指令，对转速进行相应的变化，使所述松散体的最低点升高到所述预定位置之上。

进一步的，所述转速控制信息包括：第一转速控制信息，第二转速控制信息，

所述第一转速控制信息用于控制第一伺服电机，使所述第一伺服电机的转速发生相应变化；

所述第二转速控制信息用于控制第二伺服电机，使所述第二伺服电机的转速发生相应变化。

进一步的，还包括：所述第一伺服电机相连的第一减速器，与所述第二伺服电机相连的第二减速器，

所述第一减速器用于降低第一伺服电机的转速，所述第二减速器用于降低第二伺服电机的转速。

进一步的，所述位置检测装置具体为：激光控制器，

所述激光控制器在所述预定位置发出水平的激光信号，当所述松散体的下端达到预定位置，所述激光控制器发出提升指令至所述处理器，使所述处理器控制所述第一伺服电机及第二伺服电机的转速发生变化。

一种气相轴向沉积提升速度的控制方法，应用上述气相轴向沉积提升速度的控制系统，包括：

检测经过气相轴向沉积形成的松散体的下端所在位置是否达到预定位置；

若是，则发送提升指令；

依据所述提升指令，对牵引所述松散体运动的伺服电机进行转速的控制，使所述松散体的下端位于所述预定位置的上方。

进一步的，还包括：若检测到所述松散体的下端所在位置未达到预定位置，则不发送指令。

进一步的，包括：通过激光信号检测所述松散体的下端所在位置是否达到预定位置。

从上述技术方案可以看出，本申请公开的气相轴向沉积提升速度的控制装置、系统及方法，通过第一伺服电机与第二伺服电机带动丝杆的转动，并通过丝杆螺母实现对引杆的上下移动，以便形成松散体。本方案通过第一伺服电机与第二伺服电机的高速运转，实现对丝杆的转动，进而实现对引杆的移动，两个伺服电机的转速与丝杆螺距之间存在一定的对应关系，通过对两个伺服电机转速的控制，可以实现对引杆提升速度的精确控制，从而避免了现有技术中通过控制沉积速度实现对引杆提升速度的控制，所带来的松散体形成不规范的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种气相轴向沉积提升速度的控制装置的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种气相轴向沉积提升速度的控制系统的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种气相轴向沉积提升速度的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种气相轴向沉积提升速度的控制装置，其结构示意图如图1所示，包括：

第一伺服电机11，与第一伺服电机11连接的丝杆12，第二伺服电机13，丝杆12与第二伺服电机13通过丝杆螺母14连接，丝杆螺母14与引杆15的顶端连接，引杆15的底端用于形成松散体。

其中，丝杆12与引杆15均竖直设置，第一伺服电机11运转，带动丝杆12转动，第二伺服电机13运转，带动丝杆螺母14转动，丝杆螺母14的转动，带动引杆15上下移动。

丝杆12的转动方向与丝杆螺母14的转动方向相同。

第一伺服电机11的转速、第二伺服电机13的转速以及丝杆12的螺距与引杆15向上移动的速度具有一定的对应关系。通过第一伺服电机11、第二伺服电机13的转速以及丝杆12的螺距，可以控制引杆15的上下移动的速度。

喷灯将其内部的氧化物微粒喷射至引杆15上，且靠下的部位，形成松散体，由于引杆15随着第一伺服电机及第二伺服电机的运转向上移动，形成具有一定长度的松散体。

本申请中通过对第一伺服电机及第二伺服电机的转速的控制，实现对引杆向上移动速度的控制，使松散体形成具有一定长度的规则的形状。当喷灯在松散体的某一个位置停留时间较长时，即引杆15向上的速度相对于第一伺服电机11以及第二伺服电机13的转速较小，此时，通过控制第一伺服电机11与第二伺服电机13的转速实现对引杆15向上移动的速度的控制，以便使松散体形成的较为规范，便于生产使用。

本实施例公开的气相轴向沉积提升速度的控制装置，通过第一伺服电机与第二伺服电机带动丝杆的转动，并通过丝杆螺母实现对引杆的上下移动，以便形成松散体。本方案通过第一伺服电机与第二伺服电机的高速运转，实现对丝杆的转动，进而实现对引杆的移动，两个伺服电机的转速与丝杆螺距之间存在一定的对应关系，通过对两个伺服电机转速的控制，可以实现对引杆提升速度的精确控制，从而避免了现有技术中通过控制沉积速度实现对引杆提升速度的控制，所带来的松散体形成不规范的问题。

优选的，本实施例公开的气相轴向沉积提升速度的控制装置中，还可以包括：与第一伺服电机11相连的第一减速器16，与第二伺服电机13相连的第二减速器17。

第一减速器16用于降低第一伺服电机11的转速，第二减速器17用于降低第二伺服电机13的转速。

第一减速器16的减速比、第二减速器17的减速比、第一伺服电机11的转速、第二伺服电机13的转速、引杆15的螺距与引杆15的上升速度有一定的关系，具体可以为：

设第一伺服电机11的转速为n₁，第二伺服电机13的转速为n₂，第一减速器16的减速比为i₁，第二减速器17的减速比为i₂，引杆15的螺距为S，引杆15的提升速度为v，则

v＝S*(n₁*i₁-n₂*i₂)

因此，不仅可以通过直接控制第一伺服电机11的转速与第二伺服电机13的转速，实现对引杆15提升速度的控制，还可以通过合理控制第一减速器16的减速比与第二减速器17的减速比，实现对引杆15提升速度的控制。

本实施例公开了一种气相轴向沉积提升速度的控制系统，应用上述气相轴向沉积提升速度的控制装置，其结构示意图如图2所示，包括：

处理器21，与处理器21分别相连的第一伺服电机22、第二伺服电机23、位置检测装置24。

位置检测装置24检测经过气相轴向沉积形成的松散体的位置，当松散体的最低点降低至预定位置时，发出提升指令至处理器21。

处理器21接收提升指令，发出转速控制信息至第一伺服电机22、第二伺服电机23。

第一伺服电机22及第二伺服电机23接收处理器21发送的转速控制指令，分别对转速进行相应的变化，提高松散体的提升速度，使松散体的最低点升高到预定位置之上。

其具体的应用可结合图1所示的气相轴向沉积提升速度的控制装置。即当位置检测装置24检测到引杆下端的松散体的最低点降低至预定位置处，位置检测装置24发出提升指令至处理器21，处理器21根据该提升指令，发出转速控制信息至第一伺服电机22及第二伺服电机23，第一伺服电机22对其转速进行相应的变化，使丝杆的旋转速度发生变化，第二伺服电机23对其转速进行相应的变化，使丝杆螺母的转速发生变化，丝杆螺母发生变化后的转速带动引杆向上移动的速度发生变化，即引杆的提升速度发生变化，引杆的提升速度较之前变快，使松散体的底端能够及时上升至预定位置之上。

其中，转速控制信息可以包括：第一转速控制信息、第二转速控制信息。

第一转速控制信息用于控制第一伺服电机22,，使第一伺服电机22的转速发生相应的变化，第二转速控制信息用于控制第二伺服电机23，使第二伺服电机23的转速发生相应的变化。

第一转速控制信息与第二转速控制信息可以相同，也可以不同。

本实施例公开的气相轴向沉积提升速度的控制系统，通过位置检测装置检测松散体的位置，当松散体的最低点达到预定位置时，处理器控制第一伺服电机及第二伺服电机的转速发生变化，使松散体的提升速度提高，进而使松散体的底端位于预定位置之上。本方案通过检测松散体的预定位置，并通过两个伺服电机的转动，实现对松散体提升速度的控制。避免了松散体始终以一定的速度向上移动，而造成的微粒在松散体的一部分堆积，形成不规范的问题。

优选的，本实施例公开的气相轴向沉积提升速度的控制系统中，还可以包括：

与第一伺服电机22相连的第一减速器25，与第二伺服电机23相连的第二减速器26。

第一减速器25用于降低第一伺服电机22的转速，第二减速器26用于降低第二伺服电机23的转速。

第一减速器25的减速比、第二减速器26的减速比、第一伺服电机22的转速、第二伺服电机23的转速、引杆的螺距与引杆的上升速度有一定的关系，具体可以为：

设第一伺服电机22的转速为n₁，第二伺服电机23的转速为n₂，第一减速器25的减速比为i₁，第二减速器26的减速比为i₂，引杆的螺距为S，引杆的提升速度为v，则

v＝S*(n₁*i₁-n₂*i₂)

因此，不仅可以通过直接控制第一伺服电机22的转速与第二伺服电机23的转速，实现对引杆提升速度的控制，还可以通过合理控制第一减速器25的减速比与第二减速器26的减速比，实现对引杆提升速度的控制。

优选的，本实施例公开的气相轴向沉积提升速度的控制系统中，位置检测装置24可以具体为：激光控制器。

激光控制器位于引杆底端的一侧，其在预定位置发出水平的激光信号，当松散体的下端达到预定位置时，松散体的下端挡住激光信号，此时，激光控制器发出提升指令至处理器，使处理器控制第一伺服电机及第二伺服电机的转速发生变化，从而使松散体的提升速度加快，使松散体下端位于预定位置之上，不对激光信号进行遮挡。

本实施例公开的方案中，采用激光控制器实现对松散体位置的检测，能够精确的确定其位置，实现在激光控制器刚检测到松散体降低至预定位置时，即对第一伺服电机及第二伺服电机的转速进行变化，其灵敏度高，反应速度快。

本实施例公开了一种气相轴向沉积提升速度的控制方法，应用上述气相轴向沉积提升速度的控制系统，其流程图如图3所示，包括：

步骤S31、检测经过气相轴向沉积形成的松散体的下端所在位置是否降低至预定位置；

通过水平的激光信号检测松散体所在的位置，判断松散体的下端是否降低至预定位置，而预定位置即为水平的激光信号。

步骤S32、若是，则发送提升指令；

步骤S33、依据提升指令，对牵引松散体运动的伺服电机进行转速的控制，使松散体的下端位于预定位置的上方。

松散体的上下移动是通过丝杆牵引的，其具体的结构图如图1所示，第一伺服电机带动丝杆的转动，第二伺服电机带动丝杆螺母的转动，丝杆螺母的转动带动引杆的向上移动，松散体在引杆的底端凝聚。

通过对第一伺服电机及第二伺服电机转速的控制，达到对引杆提升速度的控制，从而使得松散体提升的速度增加，使得松散体的下端向上移至预定位置的上方。

本实施例公开的气相轴向沉积提升速度的控制方法，通过检测松散体的位置，当松散体的最低点达到预定位置时，控制第一伺服电机及第二伺服电机的转速发生变化，使松散体的提升速度提高，进而使松散体的底端位于预定位置之上。本方案通过检测松散体的预定位置，并通过两个伺服电机的转动，实现对松散体提升速度的控制。避免了松散体始终以一定的速度向上移动，而造成的微粒在松散体的一部分堆积，形成不规范的问题。

进一步的，本实施例公开的气相轴向沉积提升速度的控制方法，还包括：

步骤S34、若松散体的下端未达到预定位置，不发送指令。

当松散体的下端未达到预定位置时，松散体可以按照现有的速度继续提升。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种气相轴向沉积提升速度的控制装置，其特征在于，包括：

第一伺服电机，与所述第一伺服电机连接的丝杆，所述丝杆竖直设置，第二伺服电机，所述丝杆与第二伺服电机通过丝杆螺母连接，所述第一伺服电机带动丝杆转动，所述第二伺服电机带动丝杆螺母转动，所述丝杆螺母与引杆的顶端连接，所述引杆的底端用于形成松散体，所述引杆竖直设置，所述丝杆螺母带动引杆上下移动，并通过控制所述第一伺服电机与所述第二伺服电机的转速实现对所述引杆的移动速度的控制。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：与所述第一伺服电机相连的第一减速器，与所述第二伺服电机相连的第二减速器，

所述第一减速器用于降低第一伺服电机的转速，所述第二减速器用于降低第二伺服电机的转速。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述丝杆与丝杆螺母的转动方向相同。

4.一种气相轴向沉积提升速度的控制系统，应用权利要求1-3任一项所述的气相轴向沉积提升速度的控制装置，其特征在于，包括：

处理器，与所述处理器分别相连的第一伺服电机、第二伺服电机、位置检测装置，

所述位置检测装置检测经过气相轴向沉积形成的松散体的位置，当所述松散体的最低点降低至预定位置时，发出提升指令至所述处理器；

所述处理器接收所述提升指令，发出转速控制信息至所述第一伺服电机及第二伺服电机；

所述第一伺服电机及第二伺服电机接收所述处理器发送的转速控制指令，分别对转速进行相应的变化，提高松散体的提升速度，使松散体的最低点升高到所述预定位置之上。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述转速控制信息包括：第一转速控制信息，第二转速控制信息，

所述第一转速控制信息用于控制第一伺服电机，使所述第一伺服电机的转速发生相应变化；

所述第二转速控制信息用于控制第二伺服电机，使所述第二伺服电机的转速发生相应变化。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：所述第一伺服电机相连的第一减速器，与所述第二伺服电机相连的第二减速器，

所述第一减速器用于降低第一伺服电机的转速，所述第二减速器用于降低第二伺服电机的转速。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述位置检测装置具体为：激光控制器，

所述激光控制器在所述预定位置发出水平的激光信号，当所述松散体的下端达到预定位置，所述激光控制器发出提升指令至所述处理器，使所述处理器控制所述第一伺服电机及第二伺服电机的转速发生变化。

8.一种气相轴向沉积提升速度的控制方法，应用权利要求4-7任一项所述的气相轴向沉积提升速度的控制系统，其特征在于，包括：

检测经过气相轴向沉积形成的松散体的下端所在位置是否降低至预定位置；

若是，则发送提升指令；

依据所述提升指令，对牵引所述松散体运动的伺服电机进行转速的控制，使所述松散体的下端位于所述预定位置的上方。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：若检测到所述松散体的下端所在位置未达到预定位置，则不发送指令。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括：通过激光信号检测所述松散体的下端所在位置是否达到预定位置。